数字中频GPS信号软件模拟器设计

基于软件GPS平台的高动态数字中频信号模拟与实现
李建文;赵勃;张宗麟
【期刊名称】《中国惯性技术学报》
【年(卷),期】2009(017)003
【摘要】在有限的实验条件下,为验证高动态软件GPS接收机信号的捕获和跟踪模型,提出了一种基于软件GPS接收平台的高动态GPS数字中频信号模拟方法.介绍了软件GPS接收平台的基本结构框架,并根据高动态环境下伪随机码的多普勒效应及本地振荡器的频率误差对接收信号的影响,推导并建立了一种较精确的高动态GPS数字中频信号模型.为使模型适用于更加复杂的环境,通过设置接收信号的噪声幅值来调整信噪比大小,以确定所需的信号强度;在信号参数的设置过程中调整入射信号与反射信号的幅度比值及反射信号的时间延迟参数,以模拟不同程度的多路径效应对中频信号的影响.仿真结果表明了该方法的有效性.
【总页数】5页(P308-312)
【作者】李建文;赵勃;张宗麟
【作者单位】空军工程大学,工程学院,西安,710038;空军工程大学,工程学院,西安,710038;空军工程大学,工程学院,西安,710038
【正文语种】中文
【中图分类】U666.1
【相关文献】
1.高动态GPS信号模拟器中串口通信的实现 [J], 王靖;纪元法;孙希延;伍建辉
2.基于FPGA+DSP实现高动态GPS信号模拟器 [J], 伍建辉;曾庆宁;纪元法;郭小娟
3.高动态GPS卫星信号模拟器设计与实现 [J], 贾科军;柯熙政
4.高动态GPS信号模拟器的软件实现 [J], 张颖慧;常青;张其善;吴今培
5.基于FPGA技术的GPS卫星数字中频信号模拟器设计 [J], 石阳;刘光斌
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中频数据模拟软件开发报告作者：李子月2012-7-10第1章绪论1、1软件编写背景、意义卫星导航和惯性导航是现在运用最为广泛的两种导航模式，两种导航模式具有性能互补特性，GPS/INS组合导航是一种比较理想的导航模式。

松组合、紧组合中两种系统相互辅助不够密切，并且理论上存在一定的误差，系统性能不够稳定，1999年被提出的GPS/INS深组合导航是现在国际上的研究热点。

GPS/INS深组合导航理论上不同于松、紧组合模式，在数据同步、数据处理、误差分析、状态估计方面都存在难点，硬件实现非常困难。

现在国外从事深组合研究的除了一些先进研究所以及军工单位搭建了硬件测试平台，大部分都是处于半实物仿真阶段；国内研究由于技术上受到种种限制，科研主要以仿真为主，其中，国防科技大学、哈工大、北航等导航基础较强的高校有的实验室搭建了简易的半实物仿真平台。

由于深组合导航算法复杂，需要用到I、Q相关数据和惯导数据进行数据融合，并且数据同步难以实现，所以对数据要求也很高，真实数据有时难以满足软件需要，特别是在理论研究的初期，仿真数据的优势远大于真实采集数据。

除此之外仿真中频数据还有其他方面的优势：(1) 可以仿真现实中难以获得的运动轨迹数据。

以高动态导航为研究背景的科研工作者很难获取高速、高动态载体的卫星数据，软件仿真中频数据可以仿真任意飞行轨迹参数下的数据。

(2) 可以任意设定信噪比，以及可以捕获到的卫星数目，这就方便了弱信号跟踪、抗十扰等技术的研究。

(3) 仿真的中频数据由于所有参数都是人为设定，科研人员就可以活楚的知道实验的理论值，方便了误差分析。

不但在GPS/INS深组合研究中仿真中频数据具有很大的优势，在很多领域仿真中频数据都是一个很好的选择。

国外很早就有了GPS中频数据仿真的matlab 工具箱，但是价格十分昂贵，国内的很多实验室都开发了自己的仿真软件。

1、2软件的功能和系统概况本软件是全部采用matlab语言编写，基本功能就是仿真出可供软件接收机识别并处理、解算出位置、速度等信息的数据。

中频GPS信号模拟器方案设计
丁继成;赵琳;黄卫权;刘付强
【期刊名称】《数据采集与处理》
【年(卷),期】2008(023)004
【摘要】为检验软件接收机对信号的同步性能,以中频GPS信号模型为基础构建了一种数字中频GPS信号软件模拟器,设计了模拟器的总体方案.通过分析卫星运动状态和接收机的位置关系提出了信号传播时间的迭代计算方法,针对实际信号中多路径效应复杂的情况,由散射多径和镜面多径对有用信号的影响导出了一种简单的镜面多路径误差模型.实验结果表明模拟器输出的信号符合真实中频GPS信号的特点,对仿真信号的捕获进一步验证了方案模型的正确性与实用性.
【总页数】5页(P497-501)
【作者】丁继成;赵琳;黄卫权;刘付强
【作者单位】哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.集成电离层闪烁仿真的数字中频GPS信号模拟器设计验证 [J], 王娜;寇艳红
2.GPS卫星信号模拟器中频信号处理与实现 [J], 李保柱;张其善;杨东凯
3.雷达信号模拟器的中频信号产生器设计 [J], 李诗琪
4.一种雷达中频信号模拟器设计 [J], 赵朋亮;谢永亮;陈珂
5.基于FPGA技术的GPS卫星数字中频信号模拟器设计 [J], 石阳;刘光斌
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目录摘要 (1)1 绪论 (1)1.1 课题概述 (1)1.2 GPS的发展和前景 (2)1.3 课题设想 (3)1.4 本章小结 (3)2 需求说明 (3)2.1 开发工具 (4)2.2 开发运行环境 (4)2.3 任务目标 (4)2.4 数据精确度 (4)2.5 时间特性 (4)2.6 用户界面 (4)3 GPS全球定位系统 (4)3.1 GPS定位系统概述 (4)3.2 GPS系统的组成 (5)3.3 GPS定位的坐标系统和时间系统 (6)3.4 GPS卫星定位的基本原理 (6)4 数据采集和格式转换 (6)4.1 数据传送码制和输出格式 (6)4.2 数据帧的具体格式 (8)4.3状态参数的设定 (8)5 GPS软件设计实现 (8)5.1 功能划分及目标 (8)5.2 软件分析与设计 (9)5.3 关键技术和算法 (9)5.4 程序的实现 (10)结束语 (20)参考文献 (21)附录 (22)GPS模拟器软件设计摘要：本文是一篇模拟GPS接收机实时接收卫星信号并显示的设计论文，主要目的是模拟从GPS接收机接收数据并通过RS-232串行通信标准接口传输，然后按照一定格式显示出来。

本设计主要是利用Visual C++ 强大的集成开发环境和快速创建各种应用程序的能力，创建各种图形操作界面，来编写一个实时接收并显示信息的窗体应用程序。

本文介绍了GPS的一些历史和发展前景，GPS定位系统概况，GPS的数据传输码制、输出格式和Visual C++ 的发展、作用、集成开发环境和基础知识，以及完成该程序的关键技术： VC++的串口控件MSComm，最终完成了程序的编写，实现了毕业设计的要求。

程序的结果是实时的显示了接收机接收来的数据。

关键词：GPS定位；串口；实时显示；MSComm。

Abstract：This article is a piece of design dissertation , it simulations the GPS receiver real-time receive satellite signal and display it ,The paper mostly aims is Simulation the data received from the GPS receiver and through RS-232 Serial communication standard connection transmission , then displaying the data with certain form .This design mainly take use of the powerful collection exploitation environment of Visual C++ and the ability of double-quick establishing kinds of application, which includes very popular multimedia application and kinds of graph operation, compiles a real-time receive and the displayed information window application procedure. This article introduced GPS some history and the prospects for development, the GPS positioning system survey, the GPS data transmission code system, the output form and the Visual C++ development, the function, the integrated development environment and the elementary knowledge as well as completes this procedure the essential technology: the VC++’s controller of MSComm ,which is serial communication equipment .Finally ,I has completed the procedure compilation, and realized the graduation project request. The procedure’s result was the real-time demonstration the data which receiver received.Keywords：GPS positioning; Serial port；Real-time display；MSComm.1 绪论1.1 课题概述GPS（Global Positioning System）系统是全天候、全时段工作的基于卫星定位的高精度定位系统，自美国上世纪八、九十年代研制并部署成功后，得到了全球的广泛应用。

基于 FPGA 的 GLONASS 中频信号模拟器设计陈鹏飞;孙克文;杨东凯【摘要】为了模拟生成卫星导航信号，为卫星导航接收机的研发、测试提供仿真环境，提出了一种基于FPGA的格洛纳斯（GLONASS）中频信号模拟器设计方法，简要介绍了GLO‐NASS卫星导航系统和信号体制，通过软硬件结合的方法进行了GLONASS中频信号模拟器的总体设计方案以及中频处理单元主要接口电路的介绍。

经仿真与验证，该设计方法能产生精确的GLONASS中频信号。

%In order to generate satellite navigation signal and provide a simulation envi‐ronment for the development and test of navigation receiver ,w hich proposes a design method of GLONASS IF Signal Simulator Based on FPGA .A brief introduction of GLONASS satel‐lite navigation system and sign alsystem ,carried out the overall design of GLONASS IF(In‐termediate Frequency) signal simulator by the combination of software and hardware meth‐ods ,as well as introduction of main interface circuit of theIF(Intermediate Frequency) pro‐cessing unit .Th rough the simulation and verification ,this design method can generate accu‐rate GLONASSIF(Intermediate Frequency) signal .【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】7页(P81-87)【关键词】格洛纳斯;中频;设计;验证【作者】陈鹏飞;孙克文;杨东凯【作者单位】合肥工业大学计算机与信息学院，安徽合肥230009;合肥工业大学计算机与信息学院，安徽合肥230009;北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191【正文语种】中文【中图分类】TN967.10 引言全球卫星导航系统(GNSS)的应用越来越广泛,几乎涉及到各行各业和生活中的各个领域[1]。

GPS数字中频信号软件模拟器设计与实现廖梦新;刘佩林;应忍冬【期刊名称】《信息技术》【年(卷),期】2012(000)005【摘要】Software design scheme of highly-configurable and high-speed GPS IF digital signal generator was proposed. It is implemented on x86 platform and can simulate satellite signal, propagate channel model and receiving condition such as mixing and sampling. The generated GPS LI signal can take place of actual sampled signal and provide facilities for the design and verification of navigation receiver. Compared with existing ones, the proposed scheme has features of high configuration, high efficiency and high fidelity.%给出可配置高速GPS数字中频信号模拟软件的设计方案,该信号模拟器基于x86平台实现,模拟卫星端信号生成、信道传播模型和接收端的混频、采样过程,生成GPS L1数字中频信号,可以作为实地采集信号的替代,为导航接收机的设计验证工作提供便利.和对现有的软件导航信号模拟方案相比,提出的模拟器具有可配置性强、算法效率高、逼真度良好的特点.【总页数】6页(P47-51,54)【作者】廖梦新;刘佩林;应忍冬【作者单位】上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TP311【相关文献】1.GPS软件接收机中频信号源的设计与实现 [J], 于鉴桐;李刚[2,3];;2.GPS软件接收机中频信号源的设计与实现 [J], 于鉴桐;李刚3.GPS数字中频信号软件模拟器的研制 [J], 寇艳红;赵昀;张其善4.一种GPS数字中频信号软件模拟器的设计 [J], 王超;王仕成;李文霖;王明福;罗大成5.基于FPGA技术的GPS卫星数字中频信号模拟器设计 [J], 石阳;刘光斌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

BD／GPS／GLONASS三模软件模拟器的设计与实现随着卫星导航技术的不断发展，BD（北斗）、GPS和GLONASS（格洛纳斯）这三种系统已经成为目前世界上最主要的卫星导航系统。

为了更好地研究和开发卫星导航相关应用程序，提高导航系统的性能和稳定性，设计并实现一个能够模拟BD、GPS和GLONASS三种卫星导航系统的软件模拟器非常必要。

本文将介绍这个软件模拟器的设计与实现过程。

软件模拟器的设计主要包括以下几个方面：1.系统架构设计：软件模拟器的系统架构主要由模拟器核心模块、信号生成模块、信号接收模块、导航解算模块、用户界面模块等组成。

其中，模拟器核心模块负责管理和调度整个系统的运行，信号生成模块负责生成BD、GPS和GLONASS三种卫星导航系统的信号，信号接收模块负责接收和处理卫星信号，导航解算模块负责解算出卫星定位信息，用户界面模块负责与用户进行交互。

2.数据模型设计：软件模拟器需要基于BD、GPS和GLONASS三种卫星导航系统的数据模型进行设计。

数据模型包括卫星轨道数据、卫星信号数据、卫星时钟数据等，这些数据对于模拟器的精确性和准确性至关重要。

3.算法设计：软件模拟器需要设计和实现一系列算法，包括信号生成算法、信号接收算法、导航解算算法等。

这些算法的设计将直接影响模拟器的性能和效能。

4.用户界面设计：软件模拟器需要设计一个直观、友好的用户界面，使用户能够方便地操作和使用模拟器。

在软件模拟器的实现过程中，需要注意以下几点：1. 选择合适的编程语言和开发工具：根据软件模拟器的需求和功能，选择合适的编程语言和开发工具进行开发。

常见的编程语言包括C、C++、Java等，开发工具包括Visual Studio、Eclipse等。

2.编写模拟器核心代码：根据系统架构设计，编写模拟器核心代码，实现模拟器的基本功能和模块之间的交互。

3.实现信号生成模块：根据BD、GPS和GLONASS三种卫星系统的信号特性，实现信号生成模块，生成模拟的卫星导航信号。

ISSN 100020054CN 1122223 N 清华大学学报(自然科学版)J T singhua U niv (Sci &Tech ),2008年第48卷第10期2008,V o l .48,N o .10w 12h ttp : qhxbw .ch inaj ournal.net .cn GPS 中频信号模拟器的数学模型及实现李成军1,2,　陆明泉1,　冯振明1(1.清华大学电子工程系,北京100084;2.中国人民解放军91635部队,北京102249)收稿日期:2007207218作者简介:李成军(1976—),男(汉),江苏,博士研究生。

通讯联系人:冯振明,教授,E 2m ail :fz m @tsinghua .edu .cn摘　要:为了给全球定位系统(GPS )软、硬件接收机提供高保真的测试环境,在分析GPS 信号传输路径各种影响的基础上,推导了GPS 中频信号模拟器的数学模型,提出利用已有星历计算卫星传输时间和仿真误差源的方法,并给出了软件的实现方案。

利用软件GPS 接收机测试仿真信号结果表明:利用该方法能够正确地模拟中频GPS C A (粗码)和P(精确码)卫星信号。

该方法实现简单,通过增加相应的算法能够模拟各种类型的GPS 信号,可以对软、硬件接收机的捕获、跟踪以及测量精度进行测量鉴定,为新技术的应用提供开发环境。

关键词:GPS (全球定位系统)信号模拟器;GPS 接收机;捕获;跟踪;定位解算中图分类号:TN 965.5文献标识码:A文章编号:100020054(2008)1021578204M a thema tica l m odel and rea liza tion forGPS IF signa l si m ula torL I Che ng jun 1,2,LU M ingqua n 1,FE NG Zhengm ing 1(1.D epart men t of Electron ic Eng i neer i ng ,Tsi nghua Un iversity ,Be ij i ng 100084,Ch i na ;2.Un it 91635of PLA ,Be ij i ng 102249,Chi na )Abstract :Global po siti oning system (GPS )IF signal si m ulato rs p rovide high 2fidelity m easurem ent environm ents fo r GPS softw are o r hardw are receivers .Based on analyzing the effects of erro r sources on GPS signals,the m athem atical models of IF si m ulato r and algo rithem s of computing trans m issi on ti m e by using existing ephem eris are p resent .A softw are realizati on of a GPS IF signal si m ulato r is p resented w here the si m ulated signal is p rocessed by a softw are GPS receiver .M easurem ent results show that this m ethod accurately si m ulates GPS IF C A and P codes .T h is schem e can be easily realized and expanded to si m ulate o ther GPS signals by adding o ther algo rithm s fo r evaluating acquisiti on,tracking and p recisi on of GPS softw are o r hardw are receivers .T his m ethod also suppo rts new GPS techno logy developm ent .Key words :GPS (global po siti oning system )signal si m ulato r;GPSreceiver;acquisiti on;tracking;Po siti on fix全球定位系统(GPS )信号模拟器可以根据载体的运动状态精确模拟载体所接收的GPS 的卫星信号,用于对接收机的捕获、跟踪以及定位解算精度进行测量,为GPS 接收机的开发以及新技术的运用提供开发环境。

一种用于某型跟踪雷达的中频模拟器设计跟踪雷达是一种用于追踪目标位置和运动状态的雷达系统。

中频模拟器是一种可以模拟跟踪雷达传输和接收信号的设备。

在设计中频模拟器时，需要考虑多个因素，包括信号生成、信号接收和信号处理等。

下面将介绍一种用于型跟踪雷达的中频模拟器设计，以及设计过程和关键技术。

首先，设计中频模拟器需要考虑信号生成部分。

信号生成部分用于产生雷达传输信号，包括载波信号、调制信号和脉冲信号等。

其中，载波信号是指雷达系统中用于传输信息的高频信号，可以通过一个稳定的射频源产生。

调制信号用于调制载波信号，包括调幅、调频和调相等不同的调制方式。

脉冲信号是指雷达系统中用于发送和接收信息的窄脉冲信号，可以通过一个脉冲发生器产生。

其次，设计中频模拟器需要考虑信号接收部分。

信号接收部分用于接收目标回波信号，并将其转换为中频信号。

中频信号是指将接收到的高频信号经过窄带滤波器滤波后得到的较低频率信号，可以通过一个中频放大器放大后进行进一步处理。

在信号接收部分中，需要考虑目标回波信号的强度和多径干扰等因素，以及采用相应的接收天线和前端电路来进行接收。

最后，设计中频模拟器需要考虑信号处理部分。

信号处理部分用于对接收信号进行处理和分析，包括目标检测、目标跟踪和参数估计等功能。

目标检测是指通过一定的算法来检测出目标回波信号，可以采用常见的CFAR算法来进行实现。

目标跟踪是指通过对目标回波信号进行跟踪和定位，可以采用卡尔曼滤波器或者粒子滤波器等进行实现。

参数估计是指通过对目标回波信号进行分析和计算，估计出目标位置、速度和加速度等参数。

在中频模拟器的设计过程中，需要考虑信号的精度和稳定性等因素。

为了提高信号的精度，可以采用数字信号处理技术来进行信号的生成、接收和处理。

同时，为了提高信号的稳定性，可以采用数字锁相环技术来进行采样时钟和载波信号的同步。

综上所述，一种用于型跟踪雷达的中频模拟器设计包括信号生成、信号接收和信号处理等部分。

集成电离层闪烁仿真的数字中频GPS信号模拟器设计验证王娜;寇艳红
【期刊名称】《导航定位学报》
【年(卷),期】2014(002)001
【摘要】电离层闪烁造成GPS接收机测距误差增大、以致强闪烁条件下的频繁周跳和卫星信号失锁,集成闪烁仿真功能的GPS信号模拟器能够为接收机抗闪烁算法研究和性能测试提供必要的信号源.首先设计了基于AJ-Stanford模型和Comell 模型的电离层闪烁仿真软件,可以灵活配置闪烁时间、数据更新周期以及各模型参数,从而得到闪烁影响下的GPS信号幅度衰落及相位波动序列；然后开发了集成电离层闪烁仿真功能的数字中频GPS信号模拟器,该模拟器作为抗闪烁研究平台工具,可以灵活调整闪烁卫星号、模型及相关参数、开始时间和持续时间；其设计正确性通过实验室自研的软件GPS接收机得到了验证.
【总页数】7页(P55-61)
【作者】王娜;寇艳红
【作者单位】北京航空航天大学电了信息工程学院,北京100191;北京航空航天大学电了信息工程学院,北京100191
【正文语种】中文
【中图分类】P228.1
【相关文献】
1.高动态GPS卫星信号模拟器电离层延迟误差模拟方法研究 [J], 赵军祥;常青;张其善;张军
2.基于GPS的广州地区电离层闪烁谱分析 [J], 范小邦;黄江;徐杰;邓柏昌;全宏俊
3.北驼峰区电离层GPS卫星闪烁事件时空特征及对通信的影响 [J], 黄林峰;田鹏举;赵凯;刘芸;杨娟;刘伟峰
4.低纬电离层闪烁对GPS观测值及其导航定位的影响 [J], 肖琴琴
5.基于FPGA技术的GPS卫星数字中频信号模拟器设计 [J], 石阳;刘光斌
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